JPH10213700A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被照射物の温度上昇が少なく且つ硬化能力に優
れた紫外線照射装置を提供する。 【解決手段】紫外線ランプ２２の下方を除いて紫外線ラ
ンプを囲むように紫外線のみを選択的に反射する反射板
２３を配置し、反射板の下方開口部に、紫外線ランプか
ら反射板に反射して下方に向かう反射光は透過し、紫外
線ランプから直接下方に向かう直接光は反射するフィル
タ２７を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紫外線硬化型樹脂等
を硬化させるための紫外線照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙やプラスッチク等の耐熱性の低
い被照射物に塗布された紫外線硬化型の塗料やインキ等
を硬化させる場合、例えば図５に示すような空冷式の紫
外線照射装置１が使用されている。この紫外線照射装置
は、図５の前後方向に伸びる紫外線ランプ２の下方を除
く周囲に、紫外線のみを選択して反射させ、可視光及び
赤外線を後方に透過させる反射板３（ガラスに多層蒸着
膜を施してなる所謂コ−ルドミラ−）を設置すると共
に、反射板を介さずに下方に向かう直射光から可視光を
除去する為に、反射板の開口部付近に、蒸着膜が施され
たフィルタ４を設置してなる。なお５は通気口、６は本
体、７は排気ダクトである。被照射物は搬送装置８によ
りフィルタ４の下方を矢印方向に搬送されて紫外線が照
射される。

【０００３】また図６に示すように紫外線ランプ１１の
周囲に、中を水が通るガラス製の二重管からなるジャケ
ットにより構成された水フィルタ１２を配置した水冷式
の紫外線照射装置１３が使用される場合もある。なお１
４は本体であり、１５は金属製の反射板、１６は反射板
１５を冷却するための金属製の管で中に水が通ってい
る。また水フィルタ１２の二重管の外管と内管の間の水
が通る箇所に、波長選択フィルタを配置した、波長選択
フィルタ内蔵タイプのものが使用される場合もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た空冷式の紫外線照射装置の場合、フィルタ４には、可
視光を除去する為に石英ガラスのような耐熱性の紫外線
透過材料に酸化金属を多層蒸着したものが使用されてい
るが、このようなフィルタの場合紫外線と共に赤外線も
透過してしまうという欠点を有する。したがって、フィ
ルタの温度が上昇し、また透過した赤外線により被照射
物も温度上昇して被照射物の変形や、多色刷り印刷原版
の場合に見当ずれ等が起こるという問題がある。さらに
フィルタが高熱になると施された蒸着膜が熱により剥離
してしまうこともある。

【０００５】また、反射板３の集光点９は反射板３の曲
線により決まるが、空冷式の場合、紫外線ランプ２、反
射板３及びフィルタ４の冷却用の通気風を取り入れる取
入口１０を確保する為に、フィルタ４は反射板３の下端
からさらに下方に配置する必要がある。従って、フィル
タ４は搬送装置８に接近して配置されることになり、被
照射物は、熱せられたフィルタ４の幅射熱の影響を受け
さらに温度上昇が起こりやすい。

【０００６】一方、水冷式の場合には、熱による影響は
少ないが、ガラス製の二重管と水のために紫外線、特に
３００ｎｍ以下の短波長の紫外線の透過率が減少し、硬
化能力において空冷式に比較して劣るという欠点があ
る。

【０００７】本発明は、被照射物の温度上昇が少なく且
つ硬化能力に優れた紫外線照射装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の紫外線照射装置
では、紫外線ランプの下方を除いて紫外線ランプを囲む
ように紫外線のみを選択的に反射する反射板が配置さ
れ、反射板の下方開口部に、紫外線ランプから反射板に
反射して下方に向かう反射光は透過し、紫外線ランプか
ら直接下方に向かう直接光は反射するフィルタが配置さ
れていることを特徴とする。

【０００９】またフィルタが、紫外線ランプから反射板
に反射して下方に向かう反射光に対しては臨界角以下に
なるよう、また反射板を介さずに紫外線ランプから直接
下方に向かう直接光に対しては臨界角以上になるように
配置されていることを特徴とする。

【００１０】さらにフィルタが断面形状において逆Ｖ字
形になるよう配置されていることを特徴とする。

【００１１】またフィルタが断面形状において山形で、
山形の両辺が下方に突出するように湾曲しているように
なされていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１において本発明による紫外線
照射装置２０では、図１の前後方向に伸びる箱状の本体
２１内に直管形の紫外線ランプ２２が配置され、紫外線
ランプ２２の長手方向に、紫外線ランプ２２の下方を除
いてその周囲を取り囲むように、紫外線のみを選択して
反射させ可視光及び赤外線を後方に透過させる反射板２
３（所謂コ−ルドミラ−）が配置されている。反射板２
３の上部には通気孔２４が設けられている。なお２５は
反射板２３を支える支持部材、２６は排気ダクト、また
３０は被照射物を搬送する搬送装置である。

【００１３】反射板２３の下方開口部には紫外線ランプ
２２の長手方向に沿ってフィルタ２７が配置されてい
る。フィルタ２７は石英製の平板部材２７ａ、２７ｂか
らなり、２枚を逆Ｖ字形、即ち山形に組み合わせ頂部を
合わせたような断面形状をしている。石英製の平板部材
２７ａ、２７ｂには蒸着膜は何ら施されていない。各平
板部材の下方は保持部材２８に保持され、下方の支持部
材２５と保持部材２８の間には空気流入口２９が設けら
れている。空気流入口２９から本体２１内に取り入れら
れた空気は、フィルタ２７、紫外線ランプ２２及び反射
板２３を冷却し、通気孔２４、排気ダクト２６を通って
本体２１の外に排気される。

【００１４】フィルタ２７は、紫外線ランプ２２から出
て反射板２３に反射して来た反射光Ａを透過するが、紫
外線ランプから反射板２３を介さずに直接来る直接光Ｂ
は反射するようになされている。即ち平板部材２７ａ、
２７ｂは、反射光に対しては臨界角（透過と反射の境界
角）以内になるよう、また直接光に対しては臨界角以上
になるような角度に配置されている。例えば平板部材２
７ａ、２７ｂの材質が石英の場合屈折率は１．０６であ
るから、臨界角は平板部材２７ａ、２７ｂの垂線に対し
てそれぞれ４３°となる。従って、平板部材２７ａ、２
７ｂの垂線に対してそれぞれ４３°以内に入射する光
（反射光Ａ）は透過するが、４３°以上の角度で入射す
る光（直接光Ｂ）は反射する。

【００１５】反射板２３において赤外線と可視光が取り
除かれて紫外線のみからなる反射光は、フィルタに対し
て臨界角以内の角度で入射するのでフィルタ２７を透過
し集光点Ｃに向かう。一方、紫外線ランプから直接来
る、紫外線、赤外線及び可視光のすべてを含む直接光Ｂ
はフィルタ２７に対して臨界角以上の角度で入射するの
で反射板２３方向に反射され、反射板２３において赤外
線と可視光が取り除かれて紫外線のみが反射光としてフ
ィルタ２７に臨界角以内の角度で入射し透過する。

【００１６】従って、紫外線ランプ２２から放射される
すべての光が反射板２３において赤外線と可視光が取り
除かれて紫外線のみがフィルタ２７を透過することにな
るので、フィルタや被照射物の温度上昇が防げる。

【００１７】またフィルタ２７は山形になされて、反射
板２３により囲まれる空間内に入り込んでいるので、被
照射物から遠くなり、それだけ被照射物はフィルタから
の熱的影響を受けにくい。なお、フィルタ２７は紫外線
ランプ２２に接近して配置されることになるが、フィル
タ２７は、空気流入口２９から流入する空気により冷却
される一方、蒸着膜が全く施されていないので温度上昇
による影響はない。

【００１８】図２の紫外線照射装置３１（図１と同じ部
材には同じ符号が付されている）ではフィルタ３２は、
下方に突出するように湾曲した石英製の湾曲板部材３２
ａ、３２ｂからなり、この２枚の湾曲板部材を山形に組
み合わせ頂部を合わせたような断面形状をしている。湾
曲板部材３２ａ、３２ｂには蒸着膜は何ら施されていな
い。

【００１９】また図２の紫外線照射装置では、反射板２
３と同じ材質からなる補助反射板３３が設けられ、フィ
ルタ３２で反射したが反射板２３に入射しない、即ち反
射板２３でカバ−できない光を反射するようになされて
いる。なおこのような補助反射板３３は図１の紫外線照
射装置に配置することもできる。

【００２０】なお、図示のフィルタでは、２枚の平板部
材や湾曲板部材を山形に組み合わせてなるが、１枚の部
材で構成されていてもよい。

【００２１】

【実施例】図１の紫外線照射装置を用いてその光学的特
性を測定した。なお反射板２３の下方開口部の幅Ｄは９
４ｍｍ、空気流入口２９の高さＥは１０ｍｍ、空気流入
口２９の上端から紫外線ランプ２２の中心までの距離Ｆ
は５０ｍｍ、空気流入口２９の上端からフィルタ２７の
頂部までの距離Ｇは３４ｍｍである。紫外線２２として
６ＫＷのメタルハライドランプを使用し、紫外線ランプ
２２の中心から集光点までの距離（照射距離）を１００
ｍｍとし、コ−ト紙に紫外線硬化型オフセットインキ墨
を塗布したものを２ｍ／ｍｉｎの速度で移動しながら、
紫外線照射計（感度波長域３００〜４００ｎｍ）を用い
測定して、ピ−ク照度、ＵＶ光量及びＵＶインキ硬化ス
ピ−ドを求めた。その結果を表１に示す。

【００２２】なお比較例として、図５の紫外線照射装置
を従来例１とし、図６の紫外線照射装置を従来例２とし
て、図１の紫外線装置と同じ条件で測定しその結果を表
１に併せて示した。ただし図５の紫外線照射装置（従来
例１）において、反射板３の下方開口部の幅は９４ｍ
ｍ、空気流入口１０の高さは１０ｍｍ、紫外線ランプ２
の中心から集光点９までの距離（照射距離）を１００ｍ
ｍとした。また図６の紫外線照射装置（従来例２）にお
いて、反射板１５の下方開口部の幅は１３５ｍｍ、本体
１４の下端から紫外線ランプ１１の中心までの距離は３
５ｍｍ、照射距離を８５ｍｍとした。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から、本発明装置は、水冷式の従来例
２に比較して、ピ−ク照度において遥かに優れ、また空
冷式の従来例１に比較してもピ−ク照度が勝っている。
従って、ＵＶ光量及びＵＶインキ硬化スピ−ドにおいて
従来例１及び２より優れている。

【００２５】また、上述したと同じ装置を用い、被照射
物として厚さ０．２８ｍｍのコ−ト紙（図３）、厚さ
０．２４ｍｍのアルミニウム板（図４）を用いて、搬送
スピ−ドを変えて温度上昇を測定した結果を図３及び図
４に示す。この結果から、本発明装置は従来例１及び２
に比較して温度上昇が少ないことがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の紫外線照射装置では、反射板の
下方開口部に、紫外線ランプから反射板に反射して下方
に向かう反射光は透過し、紫外線ランプから直接下方に
向かう直接光は反射するフィルタが配置されているの
で、紫外線ランプから放射されるすべての光が反射板に
おいて赤外線と可視光が取り除かれて、紫外線のみがフ
ィルタに入射され透過することになるので、フィルタや
被照射物の温度上昇が防げ、被照射物の変形や、多色刷
り印刷原版の場合に見当ずれが防止できる。

【００２７】また、水冷式のように紫外線が減衰するこ
とがないので、紫外線硬化樹脂等を硬化させる硬化能力
において優れている。さらに、フィルタは被照射物から
離れて配置されているので、被照射物はフィルタの輻射
熱による影響を受けにくく温度上昇しにくい。またフィ
ルタには蒸着膜が無くまた施す必要もないので、フィル
タが紫外線ランプに接近して配置されていても、蒸着膜
がある場合のように熱に対する心配をする必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による紫外線照射装置の断面図。

【図２】本発明による別の紫外線照射装置の断面図。

【図３】被照射物としてコ−ト紙を用いて温度上昇を測
定したグラフ。

【図４】被照射物としてアルミニウム板を用いて温度上
昇を測定したグラフ。

【図５】従来の紫外線照射装置（空冷式）の断面図。

【図６】従来の紫外線照射装置（水冷式）の断面図。

【符号の説明】

２０ 紫外線照射装置 ２１ 本体 ２２ 紫外線ランプ ２３ 反射板 ２４ 通気孔 ２５ 支持部材 ２６ 排気ダクト ２７ フィルタ ２７ａ 平板部材 ２７ｂ 平板部材 ２８ 保持部材 ２９ 空気流入口 ３０ 搬送装置 ３１ 紫外線照射装置 ３２ フィルタ ３２ａ 湾曲板部材 ３２ｂ 湾曲板部材 ３３ 補助反射板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紫外線ランプの下方を除いて紫外線ランプ
   を囲むように紫外線のみを選択的に反射する反射板が配
   置され、反射板の下方開口部に、紫外線ランプから反射
   板に反射して下方に向かう反射光は透過し、紫外線ラン
   プから直接下方に向かう直接光は反射するフィルタが配
   置されていることを特徴とする紫外線照射装置。
2. 【請求項２】フィルタが、紫外線ランプから反射板に反
   射して下方に向かう反射光に対しては臨界角以下になる
   よう、また反射板を介さずに紫外線ランプから直接下方
   に向かう直接光に対しては臨界角以上になるように配置
   されている請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 【請求項３】フィルタが断面形状において逆Ｖ字形にな
   るよう配置されている請求項１又は２に記載の紫外線照
   射装置。
4. 【請求項４】フィルタが断面形状において山形で、山形
   の両辺が下方に突出するように湾曲している請求項１又
   は２に記載の紫外線照射装置。